論文の概要: Self Capacitive Tactile Sensor System designed for Companion Robots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.25348v1
• Date: Wed, 24 Jun 2026 03:27:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-25 17:05:30.203936
• Title: Self Capacitive Tactile Sensor System designed for Companion Robots
• Title（参考訳）: コンパニオンロボットのための自己容量触覚センサシステム
• Authors: Mohsin Ali, Hidenobu Sumioka, Shuhei Ikemoto,
• Abstract要約: 触覚はヒューマノイドロボットにとって、安全な物理的相互作用、巧妙な操作、真に人間らしい応答性を実現するために不可欠である。 従来のアプローチは複雑な多層構造、複雑な配線、高コスト、スケーラビリティに悩まされることが多い。 本稿では,自己キャパシタンス原理に基づくヒューマノイドロボットのための,シンプルでスケーラブルでハードウェアフレンドリな触覚センシングシステムを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.932311316501448
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Tactile sensing is essential for humanoid robots to achieve safe physical interaction, dexterous manipulation, and truly human-like responsiveness. However, the design of such systems remains challenging. Conventional approaches often suffer from complex multilayer structures, intricate wiring, high cost, and poor scalability, making it difficult to realize full-body tactile sensing with real-time, low-latency detection while maintaining minimal computational load on the robot's main processor. In this work, we present a simple, scalable and hardware friendly tactile sensing system for a companion humanoid robot based on the self-capacitance principle. The proposed sensor system employs a single conductive fabric layer with a conductive fabric wire architecture and does not require intricate electrode patterning. Scalability was demonstrated by fabricating a 100-point sensor array on a flexible printed circuit (FPC). Evaluation across sampling frequencies showed that 10 Hz is insufficient and misses transient events, whereas 100 Hz and 1000 Hz reliably capture and clearly distinguish all interaction types: gentle touch, slow tapping, fast tapping, and hitting. A decision-tree classifier was implemented directly on the FPGA, offloading real-time inference from the Raspberry Pi 4 with minimal latency and negligible power overhead. This design fully meets the tactile sensing requirements of the HIRO-chan robot and is well-suited for full-body tactile sensing in HIRO-chan and other companion robots.
• Abstract（参考訳）: 触覚はヒューマノイドロボットにとって、安全な物理的相互作用、巧妙な操作、真に人間らしい応答性を実現するために不可欠である。 しかし、このようなシステムの設計は依然として困難である。 従来のアプローチは複雑な多層構造、複雑な配線、高コスト、スケーラビリティに悩まされており、ロボットのメインプロセッサの計算負荷を最小限に抑えながら、リアルタイムで低レイテンシな検出でフルボディの触覚センシングを実現することは困難である。 本研究では,自己キャパシタンス原理に基づくヒューマノイドロボットのための,シンプルでスケーラブルでハードウェアフレンドリな触覚センシングシステムを提案する。 センサシステムは、導電性布線構造を有する単層導電性布地層を用い、複雑な電極パターニングを必要としない。 フレキシブルプリント回路(FPC)上に100点のセンサアレイを作製することで、スケーラビリティを実証した。 サンプリング周波数による評価では、10Hzは不十分であり、過渡的なイベントを見逃しているのに対し、100Hzと1000Hzは、優雅なタッチ、遅いタップ、速いタップ、ヒットなど、すべてのインタラクションタイプを確実に捉え、明確に区別している。 決定木分類器はFPGAに直接実装され、Raspberry Pi 4からのリアルタイム推論を最小のレイテンシと無視可能な電力オーバーヘッドでオフロードした。 本設計は、HIROちゃんロボットの触覚感覚要件を完全に満たし、HIROちゃんや他の同伴ロボットの全身触覚感覚に適している。

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